JP2003043020A - コンクリートの状態測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 複数の測定点について同一条件での衝撃加震
や受音の計測が可能なコンクリートの状態測定装置を提
供する。 【解決手段】 コンクリートＣの表面を打撃する打音発
生手段、打音を採取をする打音採取手段及び採取した打
音に基づいてコンクリートＣの状態測定をする状態測定
手段で構成され、さらに少なくとも打音発生手段及び打
音採取手段が一体化された状態測定器１１の複数を一体
に状態測定器ユニット１として形成し、コンクリートＣ
の表面に対して状態測定器ユニット１を所定の力の大き
さで押し当てるユニット押当手段２と、コンクリートＣ
の表面に対して状態測定器ユニット１の各状態測定器１
１を均等な力の大きさで押し当てる測定器押当手段３と
を含み、状態測定器ユニット１の各状態測定器１１は、
コンクリートＣの表面に対して垂直に押し当て表面の形
状に追従する測定器形状追従手段１３を備えるコンクリ
ートの状態測定装置である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、トンネルの覆工な
どのコンクリートの亀裂、空洞、剥離等の状態測定に用
いられるコンクリートの状態測定装置に関するもので、
特に、機械化による画一的な測定に用いられるコンクリ
ートの状態測定装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】トンネルやボックスカルバートのような
コンクリート構造物や、あるいは建築の外装タイル壁な
どの構造物は、長期間の間にその壁面の背後に湧水や地
盤沈下その他各種の要因により空洞の発生や、施工時に
タイル壁裏面への空洞が存在することがある。そのよう
な空洞の存在はコンクリート構造物の強度劣化に大きな
影響を与えるものであり、劣化状態のまま放置すると走
行車両の振動などにより滑落して車両や人に被害を及ぼ
すことがあり、空洞の検出はコンクリート構造物やタイ
ル壁などのメンテナンスには欠くことのできない事柄で
あるので、危険個所、劣化個所、欠陥個所などを検知す
る調査技術については、現在では、構造物を破壊するこ
となく目視不能な内部欠陥などを検査するのには非破壊
検査の手法が採られており、レーダー法、超音波法、反
発度法、打音法などが各種の方法が知られているが、本
発明は、特には、打音法によるトンネルなどのコンクリ
ート覆工構造物の裏面空洞や剥離などの診断を第一義と
しているので打音法による従来の技術を詳細に説明す
る。

【０００３】打音法は、古くから広範に用いられてお
り、トンネル覆工コンクリートの点検・調査を行う際、
コンクリートの表面を概１ｍ^２に一箇所人力で５００〜
１０００ｇのハンマーにより打撃して、打撃音で人が亀
裂、空洞、剥離を判断していた。打音による検査は古く
から行われている基本的な検査の手法であるが、この方
法はあくまでも聴覚に頼るので判断が経験的、感覚的に
なり経験を積んだ技術者でなければ判断できない。

【０００４】このため、コンクリート表面を油圧ハンマ
などで打撃して、コンクリート自体を伝搬した伝搬打撃
音を、診断面に押し当てて、受音マイクロホンにより採
取して、採取した伝搬打撃音を解析部により解析するこ
とでコンクリートの健全度を評価するものであり、聴覚
に頼ることなく空洞などの存在と関連付けた解析評価が
できるので最近では打音法は上記のシステムが採用され
ることが一般的である。従来の打音法では、建築の床面
タイル剥離などの下向きの診断は受音設備の自重などに
よりその押し当て力を一定とできるが、タイル壁面やト
ンネルアーチ部では、人の手によってマイクロホンや振
動センサーを手で押し当てて計測がなされていた。

【０００５】ところが、このような打音法では、横向き
や上向きに対する押し当て装置がなく、小型の機械を手
に持って行っていたので、トンネル上部の壁面検査は時
間と労力がかかっていた。また、空洞などは計測波形と
実験値波形との関連から解析・評価なされるので、測定
値の信頼性を高めるためには、同一条件での衝撃加震や
受音の計測がなされる必要があり、小型の機械を手に持
っての計測では、ハンマの打撃力と壁面への直角打撃あ
るいは集音マイクの設置位置など常に同一条件とするこ
とは困難である。

【０００６】そこで、これらの不都合を解消する技術的
手段として、従来から、コンクリートの表面を打撃して
打音の発生をさせる打音発生手段、発生した該打音の採
取をする打音採取手段及び採取した該打音に基づいて該
コンクリートの状態測定をする状態測定手段を含み、こ
れらの手段が一体化された状態測定器と、コンクリート
の表面に対して状態測定器を長手方向に１２ｍ、円周方
向に２．５ｍの範囲であって所定の力の大きさ、方向及
び作用点で移動自在かつ非接触の状態に支持する走行レ
ールと、走行レールが搭載される上部車体及び下部走行
体を含む走行台車と、走行台車が備える上部車体の傾き
を一定の範囲に抑える左右一対のアウトリガーとから構
成されるコンクリートの状態測定装置がある。

【０００７】このようなコンクリートの状態測定装置に
よれば、機械化による画一的なコンクリートの亀裂、空
洞、剥離等の状態測定や診断マップの製作などが可能と
なり、ひいては人間の疲労や劣悪環境下での誤診断を防
ぐことが可能となる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うなコンクリートの状態測定装置では、全体としてのコ
ンクリートの状態測定の迅速化を図るべく、状態測定器
の複数を一体に形成してなる状態測定器ユニットとして
構成したような場合には、測定対象となるコンクリート
の本来的な形状や劣化の程度いかんにより、状態測定器
のすべてを垂直に押し当てることができない場合も多い
ものと考えられる。

【０００９】すなわち、状態測定器ユニットでコンクリ
ートの状態測定を行う場合には、各状態測定器に対応す
るすべての測定点について、ハンマの打撃力、打撃角度
（コンクリートの表面に対して直角）や集音マイクの設
置位置などを同一条件とすることができないので、測定
値の中に正確さに欠けるものが不可避的に混在すること
となり、測定値に対する信頼性が相当に低下してしまう
こととなる。

【００１０】そこで、本発明の課題は、状態測定器の複
数が一体化された状態測定器ユニットでコンクリートの
状態測定を行う場合にあっても、測定値に対する信頼性
が十分に高まるように、各状態測定器に対応するすべて
の測定点について同一条件での衝撃加震や受音の計測を
なすことが可能となるようなコンクリートの状態測定装
置を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】すなわち、本発明に係る
コンクリートの状態測定装置は、コンクリートの表面を
打撃して打音の発生をさせる打音発生手段、発生した該
打音の採取をする打音採取手段及び採取した該打音に基
づいて該コンクリートの状態測定をする状態測定手段を
含み、少なくとも該打音発生手段及び該打音採取手段が
一体化された状態測定器の複数を一体に形成してなる状
態測定器ユニットと、コンクリートの表面に対して前記
状態測定器ユニットを所定の力の大きさで押し当てるユ
ニット押当手段と、コンクリートの表面に対して前記状
態測定器ユニットの各状態測定器を均等な力の大きさで
押し当てる測定器押当手段とを含み、前記状態測定器ユ
ニットの各状態測定器は、コンクリートの表面に対して
垂直に押し当てられるようコンクリートの表面の形状に
追従する測定器形状追従手段を備えることを特徴として
いる。

【００１２】本発明に係るコンクリートの状態測定装置
によれば、各状態測定器をコンクリートの表面に均等に
押し当てる測定器押当手段と、各状態測定器をコンクリ
ートの表面に垂直に押し当てる測定器形状追従手段とを
備えることとしたので、状態測定器の複数が一体化され
た状態測定器ユニットでコンクリートの状態測定を行う
場合にあっても、各状態測定器に対応するすべての測定
点について同一条件での衝撃加震や受音の計測をなすこ
とが可能となる。

【００１３】したがって、測定値の中に正確さに欠ける
ものが混在するということがなくなり、ひいては測定値
に対する信頼性を十分に高めることが可能となる。

【００１４】このような技術的手段において、状態測定
器ユニットの各状態測定器に対応するすべての測定点に
ついてさらに確実な同一条件での衝撃加震や受音の計測
をなすこととする観点からすれば、前記状態測定器ユニ
ットとしては、コンクリートの表面に対して垂直に押し
当てられるようコンクリートの表面の形状に追従するユ
ニット形状追従手段を備えることが好ましい。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、添付図面に基づいて本発明
の実施の形態を詳細に説明する。

【００１６】◎実施の形態１ 図１は本発明の実施の形態１に係るコンクリートの状態
測定装置の全体構成を示す側面図、図２は該コンクリー
トの状態測定装置の部分構成を示す斜視図、図３は該コ
ンクリートの状態測定装置の部分構成を示す平面図であ
る。

【００１７】この実施の形態１において、コンクリート
の状態測定装置は、図１に示すように、状態測定器ユニ
ット１と、ユニット押当手段たるロボットアーム２と、
測定器押当手段３とから構成されている。以下、各構成
要素について詳細に説明する。

【００１８】（１）状態測定器ユニット１ 状態測定器ユニット１は、打音発生手段と、打音採取手
段と、状態測定手段とを含み、打音発生手段及び打音採
取手段が円筒形状を呈するケーシング部材１１ａで一体
化された状態測定器１１の複数を箱形状を呈するフレー
ム部材１ａで一体に形成してなるものである。

【００１９】この実施の形態１における状態測定器ユニ
ット１は、コンクリートＣの表面に対して全体として垂
直に押し当てられるようコンクリートＣの表面の形状に
追従するユニット形状追従手段１２を備えている。

【００２０】具体的には、このユニット形状追従手段１
２は、図２に示すように、ロボットアーム２に対して状
態測定器ユニット１を首振り自在に連結するボールジョ
イント１２ａと、フレーム部材１ａに対してロボットア
ーム２から斜め外側方向に放射状に押圧力を付与する首
振り安定用スプリング１２ｂとからなっている。

【００２１】これにより、コンクリートＣの表面に凹凸
があるような場合でも、このユニット形状追従手段１２
の働きにより、状態測定器ユニット１全体をそのような
凹凸のあるコンクリートＣの表面形状に対応させて垂直
に押し当てることが可能となっている。見方を変えれ
ば、このようなユニット形状追従手段１２があること
で、状態測定器ユニット１の各状態測定器１１に対応す
るすべての測定点についてさらに確実な同一条件での衝
撃加震や受音の計測をなすことが可能となっている。

【００２２】このような状態測定器ユニット１の各状態
測定器１１は、図３に示すように、ケーシング部材１１
ａ内において打音発生手段に含まれる油圧ハンマ１１ｂ
が底板１１ｃに対して固定ボルト１１ｄで取り付けられ
る形で内包されている。そして、図示しないが、打撃時
における油圧ハンマ１１ｂの打撃面とケーシング部材１
１ａの開口面とが略等しい位置となるような構造となっ
ている。

【００２３】各状態測定器１１において、打音発生手段
は、油圧ハンマ１１ｂ（図３において図示外）を含むも
のであり、コンクリートＣの表面を打撃して打音の発生
をさせる役割を果たすものである。

【００２４】油圧ハンマ１１ｂに代替する打撃方式とし
て、インパルスハンマやエアー圧力ハンマも考えられる
が、これらの打撃方式では、電気的信号ノイズ、空気波
動、ハンマのリバウンド、リバウンド防止マグネット作
動音等が解析打音の邪魔となる不具合がある。

【００２５】また、打音採取手段は、マイクロフォン
（図示外）を含むものであり、発生した打音の採取をす
る役割を果たすものである。

【００２６】打音採取手段としては、打音発生手段の個
数と同数を備えているものとして構成されている。これ
により、一度の状態測定器ユニット１の位置決めで、打
音発生手段の個数と同数のすべての測定点についての打
音測定を漏れなく行うことが可能となり効率がよい。

【００２７】さらに、状態測定手段は、採取した打音に
基づいてコンクリートＣの状態測定をする役割を果たす
ものである。

【００２８】具体的には、この状態測定手段は、図示し
ないが、入力手段、出力手段、ＣＰＵ、ＲＡＭ及びＲＯ
Ｍを含むコンピュータと、採取した打音に基づいてコン
クリートＣの状態測定を実行するためのプログラムであ
ってＲＯＭに格納されたものとからなっている。

【００２９】この状態測定手段により、打音の評価が可
能となり、当該評価に基づくコンクリートＣの亀裂、空
洞、剥離等の状態測定が定量的かつ客観的に行えること
となっている。

【００３０】ところで、状態測定器ユニット１の各状態
測定器１１は、コンクリートＣの表面に対して垂直に押
し当てられるようコンクリートＣの表面の形状に追従す
る測定器形状追従手段１３を備えている。

【００３１】具体的には、この測定器形状追従手段１３
は、ケーシング部材１１ａを囲う形にピン２１ａでケー
シング部材１１ａが回転自在となるように連結するリン
グ部材２１と、一方の端部であるロッドの先端部が回転
自在にボールジョイント２２ａでフレーム部材１ａに連
結され、他方の端部が回転自在にピン２２ｂでリング部
材２１に連結された油圧シリンダ２２と、各油圧シリン
ダ２２の油圧配管で相互に連通し合う連通管２３とから
構成されている（換言すれば、ケーシング部材１１ａ
は、ユニバーサルジョイントを介して上下方向に伸縮自
在に連結されている）。

【００３２】これにより、コンクリートＣの表面に凹凸
があるような場合でも、この測定器形状追従手段１３の
働きにより、個々の状態測定器１１をそのような凹凸の
あるコンクリートＣの表面形状に対応させて垂直に押し
当てることが可能となっている。つまり、前記したユニ
ット形状追従手段１２に加えて、このような測定器形状
追従手段１３があることで、各状態測定器１１に対応す
るすべての測定点についてさらに確実な同一条件での衝
撃加震や受音の計測をなすことが可能となっている。

【００３３】（２）ロボットアーム２ ロボットアーム２は、コンクリートＣの表面に対して状
態測定器ユニット１を所定の力の大きさで押し当てる役
割を果たすものである。

【００３４】具体的には、このロボットアーム２として
は、走行台車の上に搭載された汎用の多軸独立関節形の
産業用のものを用いている。

【００３５】（３）測定器押当手段３ 測定器押当手段３は、コンクリートＣの表面に対して状
態測定器ユニット１の各状態測定器１１を均等な力の大
きさで押し当てる役割を果たすものである。

【００３６】具体的には、この測定器押当手段３は、図
１に示すように、各油圧シリンダ２２の油圧配管を相互
に連通し合う連通管２３としたことである。すなわち、
このような測定器押当手段３があることで、各状態測定
器１１に対応するすべての測定点について同一条件での
衝撃加震をなすことが可能となっている。つまり、この
ような測定器押当手段３は、状態測定器１１の複数が一
体化された状態測定器ユニット１でコンクリートＣの状
態測定を行う場合において前提となるものであり、この
実施の形態１にとって不可欠な構成要素となっている。

【００３７】すなわち、このようなコンクリートの状態
測定装置を用いて行うコンクリートＣの状態測定は、各
状態測定器１１をコンクリートＣの表面に均等な力の大
きさで押し当てることを前提として、状態測定器ユニッ
ト１全体としても、個々の状態測定器１１としても、コ
ンクリートＣの表面に対して状態測定器ユニット１及び
各状態測定器１１を垂直に押し当てながら、コンクリー
トＣの状態測定を実行するというものである。

【００３８】以上説明したように、この実施の形態１に
係るコンクリートの状態測定装置によれば、各状態測定
器１１をコンクリートＣの表面に均等な力の大きさで押
し当てる測定器押当手段３と、各状態測定器１１をコン
クリートＣの表面に垂直に押し当てる測定器形状追従手
段１３とを備えることとしている。

【００３９】それゆえ、状態測定器１１の複数が一体化
された状態測定器ユニット１でコンクリートＣの状態測
定を行う場合にあっても、各状態測定器１１に対応する
すべての測定点について同一条件での衝撃加震や受音の
計測をなすことが可能となった。

【００４０】したがって、測定値の中に正確さに欠ける
ものが混在するということがなくなり、ひいては測定値
に対する信頼性を十分に高めることが可能となった。

【００４１】◎実施の形態２ 図１は本発明の実施の形態１に係るコンクリートの状態
測定装置の全体構成を示す側面図、図２は該コンクリー
トの状態測定装置の部分構成を示す斜視図、図３は該コ
ンクリートの状態測定装置の部分構成を示す平面図であ
る。なお、実施の形態１と同様な構成要素については実
施の形態１と同様な符号を付してここではその詳細な説
明を省略する。

【００４２】この実施の形態２に係るコンクリートの状
態測定装置は、これらの図に示すように、実施の形態１
と略同様であるが、実施の形態１と異なり、ユニバーサ
ルジョイントを含む測定器形状追従手段１３に代えて、
一方の端部であるロッドの先端部が回転自在にボールジ
ョイント２２ａでフレーム部材１ａに連結され、他方の
端部が回転自在にピンでケーシング部材１１ａに連結さ
れた油圧シリンダ２２と、ケーシング部材１１ａの振れ
を一定の範囲に抑止するケーシングガイド３１と、各油
圧シリンダ２２の油圧配管で相互に連通し合う連通管２
３とからなる測定器形状追従手段４３を有している。

【００４３】この実施の形態２における測定器形状追従
手段４３も、状態測定器ユニット１の各状態測定器１１
をコンクリートＣの表面に対して垂直に押し当てるよう
にコンクリートＣの表面の形状に追従するものであり、
実施の形態１における測定器形状追従手段１３と略同様
の作用効果を奏するような技術的手段となっている。

【００４４】したがって、この実施の形態２に係る水中
掘削装置によっても、実施の形態１と同様、状態測定器
１１の複数が一体化された状態測定器ユニット１でコン
クリートＣの状態測定を行う場合にあっても、各状態測
定器１１に対応するすべての測定点について同一条件で
の衝撃加震や受音の計測をなすことが可能となる。

【００４５】

【発明の効果】本発明に係るコンクリートの状態測定装
置によれば、状態測定器の複数が一体化された状態測定
器ユニットでコンクリートの状態測定を行う場合にあっ
ても、測定値に対する信頼性が十分に高まるように、各
状態測定器に対応するすべての測定点について同一条件
での衝撃加震や受音の計測をなすことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１に係るコンクリートの状
態測定装置の全体構成を示す側面図である。

【図２】本発明の実施の形態１に係るコンクリートの状
態測定装置の部分構成を示す斜視図である。

【図３】本発明の実施の形態１に係るコンクリートの状
態測定装置の部分構成を示す平面図である。

【図４】本発明の実施の形態２に係るコンクリートの状
態測定装置の全体構成を示す側面図である。

【図５】本発明の実施の形態２に係るコンクリートの状
態測定装置の部分構成を示す斜視図である。

【図６】本発明の実施の形態２に係るコンクリートの状
態測定装置の部分構成を示す平面図である。

【符号の説明】

１…状態測定器ユニット １ａ…フレーム部材 ２…ロボットアーム（ユニット押当手段） ３…測定器押当手段 １１…状態測定器 １１ａ…ケーシング部材 １１ｂ…油圧ハンマ １１ｃ…底板 １１ｄ…固定ボルト １２…ユニット形状追従手段 ２２ａ…ボールジョイント １２ｂ…首振り安定用スプリング １３…測定器形状追従手段 ２１…リング部材 ２１ａ…ピン ２２…油圧シリンダ ２２ａ…ボールジョイント ２２ｂ…ピン ２３…連通管 ３１…ケーシングガイド ４３…測定器形状追従手段 Ｃ…コンクリート

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 平野 逸雄 東京都新宿区西新宿一丁目25番１号 大成 建設株式会社内 (72)発明者 近藤 高弘 東京都新宿区西新宿一丁目25番１号 大成 建設株式会社内 Ｆターム(参考） 2G047 AA10 BA03 CA03 DB16 EA09 EA10 GA01 GA03 GA05 GJ28

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 コンクリートの表面を打撃して打音の発
   生をさせる打音発生手段、発生した該打音の採取をする
   打音採取手段及び採取した該打音に基づいて該コンクリ
   ートの状態測定をする状態測定手段を含み、少なくとも
   該打音発生手段及び該打音採取手段が一体化された状態
   測定器の複数を一体に形成してなる状態測定器ユニット
   と、 コンクリートの表面に対して前記状態測定器ユニットを
   所定の力の大きさで押し当てるユニット押当手段と、 コンクリートの表面に対して前記状態測定器ユニットの
   各状態測定器を均等な力の大きさで押し当てる測定器押
   当手段とを含み、 前記状態測定器ユニットの各状態測定器は、コンクリー
   トの表面に対して垂直に押し当てられるようコンクリー
   トの表面の形状に追従する測定器形状追従手段を備える
   ことを特徴とする、コンクリートの状態測定装置。
2. 【請求項２】 前記状態測定器ユニットは、コンクリー
   トの表面に対して垂直に押し当てられるようコンクリー
   トの表面の形状に追従するユニット形状追従手段を備え
   ることを特徴とする、請求項１に記載のコンクリートの
   状態測定装置。